السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
أعضاء المنتدي الكرام
هذا المقال منشور بمجلة العلوم عدد إبريل 2002
معرفة عمليةانتشر بشكل واسع وبسرعة كبيرة نوع جديد من المآخذ الكهربائية يحتوي على زرّي «الاختبار» و«إعادة التجهيز». فبعد أن ألزم القانون الكهربائي الوطني في الولايات المتحدة بتركيب قاطع الدارة (الذي يمنع حدوث خلل تأريضي (GFCI)) في الحمامات والمطابخ ومرائب السيارات ومع المقابس الخارجية(1)، صار بالإمكان حماية الناس من الصدمة الكهربائية ومن الصعق بالكهرباء البالغي الخطورة.
قواطع الدارة عند حدوث خلل في التأريض (الوصل بالأرض)
أمان التيار(*)
<M. فيشيتي>
كثيرا ما يعتقد الناس أن القواطع والفواصم التي تركّب في المباني لكي تقطع التيار تلقائيا قادرة على حمايتهم، غير أن هذه المفاتيح لا تنطلق إلى العمل أساسا إلا عندما تحدث دارة قَصْر في أسلاك التوصيل أو عندما يزداد الحمل على أحد المآخذ، الأمر الذي يسخن أسلاك المبنى وقد يؤدي إلى نشوب حريق. والقواطع المنزلية الاعتيادية لا تنطلق إلى عملية القطع حتى تتجاوز شدة التيار 15 أو 20 أمپير، علما بأن تيارا تصل شدته إلى 0.1 أمپير فقط قادر على التسبب في هجمة قلبية لإنسان يجتاز بدنه هذا التيار، حسبما يقول <M. مارون> الذي يدرِّس الفيزياء التجريبية والتطبيقية في جامعة ميرسير.
ومعظم الصدمات الكهربائية التي تحدث في المنازل تنجم عن «خلل تأريضي» يطرأ على إحدى الأدوات أو الأجهزة الكهربائية المنزلية. فسلك بالٍ أو سائب أو رشة من ماء أو حتى رطوبة جوية عالية تكفي ليتكهرب السطح الخارجي للجهاز. وعندئذ يتمكن التيار من المرور عبر جسم أي شخص إلى الأرض، لا سيما إذا كان الشخص مبتلا بالماء أو واقفا في الماء أو ملامسًا مغسلة معدنية أو أنابيب التمديدات الصحية. وفي مثل هذه الحالة ينطلق قاطع الدارة GFCI إلى عمله، فيقطع التغذية بالتيار.
وإذا اعتبرنا أن تكاليف القاطع GFCI تصل في المتوسط إلى حدود 10 دولارات، فإن عمله الداخلي يستند إلى إبداع في تطبيق القوانين الأساسية للكهرباء والمغنطيسية (انظر الأشكال في اليسار). فهو ينطلق إلى العمل عندما يكون التيار العائد إلى المأخذ من الجهاز الكهربائي أقل من التيار المرسل لتغذية هذا الجهاز، مما يدل على «تسرب» ناجم عن خلل في التأريض. والقاطع GFCI قادر على كشف تسرب طفيف بضآلة 0.005 من الأمپير، وعلى قطع التيار بسرعة فائقة أثناء جزء من أربعين من الثانية.
ومع ذلك فالقاطع لا يستطيع إنقاذ أولئك الذين يصرون على القيام بالأعمال المنزلية الصغيرة بأنفسهم، فيقررون تصليح مأخذٍ للتيار من دون فصل التيار عنه من خلال قاطع دارته. «فإذا لمست السلك الحامي (الأسود) بإحدى اليدين والسلك البارد (الأبيض) باليد الأخرى، وأنت معزول عن الأرض بحذاء رياضة مطاطي مثلا، فإن التيار يغادر المأخذ ويعود إليه وهو متوازن، ولن يحصل أي خلل في التأريض» هذا ما يقوله «مارون» «غير أنك قد تموت لأن التوتر البالغ 120 ڤلط المطبق على ذراعيك سيولد تيارا يجتاز جسمك ويتسبب في توقف قلبك.» وهكذا، لا تستطيع حتى الفيزياء أن تتغلب على تصرف أحمق.
الأفكار الواردة والأشكال المستخدمة في هذه المقالة مستمدة من <M. مارون>، أستاذ الفيزياء المساعد في جامعة ميرسير بمدينة ماكون في ولاية جورجيا.
المأخذ الجداري
يأتي التيار عبر السلك الحامي (الأسود)، فيدخل الأداة الكهربائية عبر الشقب slot الضيق في القابس، ويعود منها عبر الشقب العريض إلى السلك المحايد (الأبيض). والتيار الذي يسري في كل من السلكين يكون متساويا في العادة. أما إذا حصل تسرب داخل الأداة ـ وراح التيار يمر عبر جسم المستعمل إلى الأرض (أي حصل «خلل تأريضي»)، يكتشف ملف coil حساس (موجود داخل قاطع الدارة) عند حدوث خلل في التأريض» (GFCI) أن التيار العائد قد تناقص ـ فتقوم شيپة منطقية بتشغيل وشيعة تجعلها تسحب مسّاكة لتحرير نوابض تُطْبق على مفتاح وتنقله إلى وضعية القطع ليوقف سريان التيار. أما الضغط على زر «الاختبار» فيرسل التيار عبر مقاوم يتسبب في إحداث اختلال في التوازن يُؤدي إلى تشغيل الوشيعة، وأما الكبس على زر «إعادة التجهيز» فيضغط على النوابض ليعيدها إلى وضعية الجاهزية.
السلكان الحامي والبارد (المحايد)
يقعان متوازيين داخل مأخذ القاطع GFCI. فيولد التيار الذي يجتاز كلا منهما حقلا مغنطيسيا يحث (يحرّض) ڤلطية في ملف سلكي حساس يحيط بهما. ولما كان التياران يسريان في اتجاهين متعاكسين، فإن حقليهما يفني أحدهما الآخر تقريبا، وينتج منهما ڤلطية صافية في الملف تساوي الصفر من الناحية النظرية. أما إذا نقص التيار العائد (في السلك المحايد)، فيتولد في الملف ڤلطية أقوى، ويرسل مقارن الڤلطية إشارات إلى شيپة منطقية لكي تدفع بالقاطع GFCI إلى العمل.
الصدمة الكهربائية
والصعق بالكهرباء؛ قد يحدثان عندما يلمس شخص ما موصلا (ناقلا) شغالا، أو يمسك بأداة أو بجهاز تكَهْرَبا سهوا بسلك داخلي بالٍ أو بالماء أو حتى بالرطوبة العالية.
هل كنت تعلم ...
▪ يمكن أن تتحول الصدمة إلى حادث صعق بالكهرباء عندما يلامس أحد الأشخاص، مثلا، ملف حمّاصة الخبز بسكين ولا يمكنه رفع يده عنها. «فسريان تيار شدته 0.01 من الأمپير يكفي لانقباض عضلاتك ويبقيها في هذا الوضع»، حسبما يقول <M. مارون> من جامعة ميرسير. وإذا حدث لك أن شاهدت مثل هذا الحادث، فسارع إلى إغلاق مفتاح تشغيل المأخذ الجداري أو القاطع، أو إلى سحب القابس من المأخذ، أو ـ كملاذ أخير ـ إلى دفع الشخص بعيدا. ولكن عليك ألا تمسك أو تتشبث به لئلا تتكهرب أنت أيضا.
▪ يستطيع القاطع GFCI حماية عدة مقابس تقع بعده على خط التغذية نفسه، إذا ركّب تركيبا سليما. ويمكنك التحقق من ذلك بالضغط على زر «الاختبار»، ثم تركيب مصباح أو جهاز راديو في مأخذ القاطع GFCI وفي غيره من المآخذ المجاورة، لكي تتأكد من انقطاع التيار.
▪ إذا لم تكن بارعا في استعمال يديك، أو كنت غير قادر على تبديل المآخذ القديمة، يمكنك شراء قاطع GFCI مستقل، ووصله بمأخذ ثلاثي المرابط مركب سابقا. وتتوفر مع القاطع GFCI جميع كبلات التمديد اللازمة.
▪ في عام 1997 صُعق بالكهرباء نحو 200 أمريكي بتركيبات ليست صناعية، حسب أحدث البيانات الصادرة عن المركز الوطني للإحصائيات الصحية، وهذا يقل بنحو 39 في المئة عما كانت عليه الحال قبل عقد من الزمن، كما جُرح عشرات الآلاف غيرهم. أما الأسباب الرئيسية فكانت سوء التمديدات في المباني ومنتجات استهلاكية معطوبة، في حين كانت هناك أسباب أخرى: قصّاصات سياج تقطع كبل تغذيتها، وعاقصات شعر (مجعّداته) أو مجففاته تسقط في مغسلة رطبة، أو ثقّابة تثقب جدارا فترتطم بكبل كهربائي.
(*) Current Safety
(1) outdoor receptacles
رد مع اقتباس
مواقع النشر (المفضلة)